30.03.2014

Летательные мышцы мухи сняли на видео

Скорость движения крыльев летающих насекомых поражает воображение. Скажем, мясные мухи машут крыльями с частотой 150 раз в секунду! Очевидно, что у насекомых есть некий сложный мышечный механизм, управляющий такого рода движениями, но разглядеть его чрезвычайно трудно, не в последнюю очередь из-за крохотных размеров летательного мышечного аппарата.

Однако зоологам из Оксфорда вместе с коллегами из Имперского колледжа Лондона (оба — Великобритания) удалось именно что разглядеть, в буквальном смысле этого слова, работу летательных мышц. Это было сделано с помощью синхротрона в Институте Пауля Шеррера (Швейцария): муху в нём просвечивали мощным рентгеновским излучением, причём снимки можно было делать с очень высокой частотой, что позволяло «ловить» все изменения в мышцах, и к тому же под разными углами.

В общем, как говорят авторы работы, это сильно напоминало компьютерную томографию, с той лишь разницей, что в томографе человек лежит неподвижно, в синхротроне всё было наоборот: муху перемещали относительно просвечивающего её излучения. Ну и, кроме того, муху удалось снять с огромной скоростью.

В видеоматериале, который собрали из полученных снимков, можно в деталях разобрать движения разных мышц летательного аппарата мухи. Как у большинства насекомых, мушиные мышцы крепятся не к самим крыльям, а ко внутренней поверхности груди. Два набора мышц (на видео они окрашены красным и оранжевым) выполняют основную силовую работу: они изменяют форму груди, сжимая и разжимая её. Эти деформации передаются на крепления крыльев, в которых сила деформации превращается в движения, — и в результате небольшое изменение формы груди приводит к довольно широкому взмаху крыльев.

Более тонкую настройку движений осуществляют маневрирующие мышцы (обозначены на видео зелёным и синим), благодаря им муха может менять амплитуду взмаха и определять направление полёта. Эти мышцы, при всей их важности, составляют всего 3% от общей мышечной массы мухи, и так весьма небольшой (по человеческим, разумеется, меркам). В итоге сложное и широкое движение получается благодаря небольшим и довольно простым мышечным сокращениям.

Важно, что всё это исследователи смогли выяснить не на мёртвом препарате, а на живой мухе, которая сама махала крыльями. Возможно, в общих чертах такой мышечный механизм имеет место и у других летающих насекомых, хотя это всё же лучше подтвердить экспериментально. Авторы работы надеются, что эти данные помогут не просто лучше понять механику полёта насекомых, но и в чём-то скопировать её в нашей робототехнике.

Результаты исследования опубликованы в PLoS ONE.

Кирилл Стасевич

Источники:

1. compulenta.computerra.ru